第二章IO地址譯碼技術(shù)

1、第二章第二章I/OI/O端口地址譯碼技術(shù)端口地址譯碼技術(shù)一、I/O端口1. 端口（port)是電路中能被CPU直接訪問的寄存器的地址。2. CPU通過這些地址即端口向接口電路中的寄存器發(fā)送命令，讀取狀態(tài)和傳送數(shù)據(jù)。3.一個接口可以有幾個端口。 如命令口、狀態(tài)口和數(shù)據(jù)口，分別對應(yīng)于命令寄存器、狀態(tài)寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。 2.1 I/O端口及其編址方式狀態(tài)寄存器數(shù)據(jù)寄存器命令寄存器CPU發(fā)送傳送讀取30h31h32hCPU與I/O端口舉例:1.統(tǒng)一編址從存儲器空間劃出一部分地址空間給I/O設(shè)備，把I/O接口中的端口當(dāng)作存儲器單元一樣進行訪問。優(yōu)點： 不設(shè)置專門的I/O指令,指令類型多，功能齊全。缺點

2、： 1、占用了存儲器的地址空間，使存儲器容量減小。 2、另外指令長度比專門I/O指令要長，因而執(zhí)行速度較慢。二、端口地址編址方式2.獨立編址這種方式是接口中的端口地址單獨編址，而不與存儲空間合一起。 如：IBM-PC系列、Z-80系列機主要優(yōu)點： 1、I/O端口地址不占用存儲器空間； 2、I/O指令短，執(zhí)行速度快； 3、I/O操作和存儲器操作層次清晰，程序的可讀性強。三、獨立編址方式的端口訪問1. I/O指令中端口地址的寬度IBM-PC系列采用I/O(input/output)指令訪問端口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的I/O傳送。在I/O指令中可采用單字節(jié)地址或雙字節(jié)地址尋址方式。單字節(jié)地址指令單字節(jié)地址指令

3、其指令格式為： IN AL, PORT ；輸入 OUT PORT, AL ；輸出 這里，PORT是一個8位的字節(jié)地址，則最多可訪問256個端口。例如： IN AL, 60H ；60H為系統(tǒng)板8255A的PA端口地址 OUT 61H, AL ；61H為系統(tǒng)板8255A的PB端口地址雙字節(jié)地址作為端口地址雙字節(jié)地址作為端口地址 MOV DX, H IN AL, DX ；8位傳送 MOV DX, H OUT DX,AL ；8位傳送 這里， H 為16位的兩字節(jié)地址。則最多可尋址216=64K個端口。例如：例如：MOV DX,300H ;300H為擴展板8255A的PA端口IN AL,DX MOV D

4、X,301H ; 301H為擴展板8255A的PB端口OUT DX,AL所謂對端口的訪問就是CPU對端口的讀/寫，將端口的數(shù)據(jù)傳送存儲器。例如：例如：輸入時 MOV DX, 300H ;I/O端口 IN AL, DX ;從端口讀數(shù)據(jù)到AL MOV DI, AL ;將數(shù)據(jù)從AL存儲器輸出時 MOV DX, 301H ;I/O端口 MOV AL, SI ;從內(nèi)存取數(shù)到AL OUT DX, AL ;數(shù)據(jù)從AL端口2. I/O2. I/O端口訪問端口訪問3. C3. C語言語言I/OI/O語句語句C語言有強大的I/O操作功能,利用c語言可方便地設(shè)計操作界面,同時也可以對外設(shè)進行直接控制.I/O命令 端

5、口輸出 outportb(port,value)/從port端口輸出字節(jié)型數(shù)據(jù) value outportw (port,value)/從port端口輸出字型數(shù)據(jù)value 端口輸入:Value=inportb(port) /從port端口輸入字節(jié)型數(shù)據(jù), 并存儲在 value變量中;Value=inportw(port) /從port端口輸入字型數(shù)據(jù), 并存儲在value變量中;注意: PASCAL語言,Turbo C語言都有類似的I/o命令.2.2 I/O端口地址分配一、I/O接口硬件分類 I/O接口的硬件分成兩類：1. 系統(tǒng)板上的I/O芯片 如： 定時/計數(shù)器、中斷控制器、DMA 控制器

6、,并行接口等。2. I/O擴展槽上的接口控制卡 如： 軟驅(qū)卡、硬驅(qū)卡、圖形卡、聲卡、打印卡、串行通信卡等。 表2.1 系統(tǒng)板上接口芯片的端口地址 I/O芯片名稱芯片名稱 端口地址端口地址DMA控制器1 00001FHDMA控制器2 0C00DFH DMA頁面寄存器 08009FH中斷控制器1 02003FH中斷控制器2 0A00BFH 定時器 04005FH并行接口芯片（鍵盤接口） 06006FHRT/CMOS RAM 07007FH 協(xié)處理器 0F00FFH表表2.2 2.2 擴展槽上接口控制卡的端口地址擴展槽上接口控制卡的端口地址 I/0 I/0接口名稱接口名稱 端口地址端口地址游戲控制卡

7、 20020FH并行口控制卡1 37037FH并行口控制卡2 27027FH串行口控制卡1 3F83FFH串行口控制卡2 2F02FFH原型插件板（用戶可用） 30031FH同步通信卡1 3A03AFH同步通信卡2 38038FH單顯MDA 3B03BFH彩顯CGA 3D03DFH彩顯EGG/VGA 3C03CFH硬驅(qū)控制卡 1F01FFH軟驅(qū)控制卡 3F03F7HPC網(wǎng)卡 36036FH二、I/O端口地址分配 PC微機I/O地址線有16根，對應(yīng)的I/O端口編址可達(dá)64K字節(jié)。其端口地址譯碼是采用非完全譯碼方式，即只考慮了低10位地址線一個A0A9，而沒 有考慮高6位地址線A10A15。I/0

8、端口地址范圍是0000H003FFH,總共只有1024個端口。三、I/O端口地址選用的原則凡是被系統(tǒng)配置占用了的地址一律不能使用；未被占用的地址，用戶可以使用。但申明保留的地址，不要使用。1.用戶可使用300H-31FH地址。2.3 I/O端口地址譯碼一、I/O地址譯碼電路原理 1. 譯碼電路的輸入信號 I/O地址譯碼電路不僅僅與地址信號有關(guān)，而且與控制信號有關(guān)。 例如， （1） 用SBHE信號控制端口奇偶地址； （2） 用I/OCS16信號控制8位或16位I/O端口； （3） 用AEN信號控制非DMA傳送； （4） 用IOR和IOW信號控制對端口的讀/寫等。二、I/O地址譯碼方法高位地址線與

9、CPU的控制信號進行組合，經(jīng)譯碼電路產(chǎn)生I/O接口芯片CS的片選。低位地址線不參加譯碼，直接連到I/O接口芯片，進行I/O接口芯片的片內(nèi)端口尋址，即寄存器尋址。A9A8A7A6A5A4A3A274LSO4A1A0AENIOR Y74LS30(a)74LS3074LS321.固定式端口地址譯碼 固定式是指接口中用到的端口地址不能更改。例1：設(shè)計I/O端口地址為2F8H的只讀譯碼電路。分析： 若要產(chǎn)生2F8H端口地址，則譯碼電路的輸入地址線就應(yīng)具有如表2.3所示的值。 三、I/O端口地址譯碼電路設(shè)計 表2.3 譯碼電路輸入地址線的值地址線 0 0 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A

10、1 A0 二進制 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 十六進制 2 F 8 A9A8A7A6A5A4A3A274LSO4A1A0AENIOR Y74LS30(a)74LS3074LS32A9A8A7A6A5A4A3A274LSO4A1A0AENIOR 74LS30(b)74LS30IOW 讀 74LS32寫固定式端口地址譯碼例2： 使用74LS138設(shè)計一個系統(tǒng)板上接口芯片的I/O端口地址譯碼電路，并且讓每個接口芯片內(nèi)部的端口數(shù)目為32個。 分析：由于系統(tǒng)板上的I/O端口地址分配在0000FFH范圍內(nèi)，只使用低8位地址線。 表2.4 譯碼電路輸入地址線的值地址線 0 0 A9 A8

11、 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 二進制 控 制 片 選 片內(nèi)端口尋址 十六進制 0 H 0 7 H 0 1F H A5A6A7A8A9AENABC12345674LS1338G2AG2BG1Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7DMACSINTRCST/CCSPIOCSWRTDMAPG15141312111097(8237)(8259)(8253)(8255)IOW（寫DMA頁面寄存器)(寫NMI屏蔽寄存器)WRTNMIREG74LS32多端口地址譯碼電路2.可選式端口地址譯碼例3：設(shè)計擴展板上的I/O端口地址譯碼電路，要求讓擴展板上每個接口芯片的內(nèi)部端口數(shù)目為4個，并且，端口地址可選。例如，選擇地址范圍為300H31FH.分析： 對于DIP開關(guān)，有兩種狀態(tài)：合（ON）和斷（OFF）。 對于比較器有兩點要考慮，一是比較的對象，二是比較的結(jié)果。A0A1